转基因甜菜品系H7-1的数字PCR定量检测方法

为实现转基因甜菜品系H7-1的标识管理和精准定量,根据H7-1的5’边界序列和甜菜谷氨酰胺合成酶基因（glutamine synthetase,GS）设计引物和探针建立双重数字PCR检测体系。该方法的特异性、灵敏度、精密度和准确度均进行了测试。结果显示：建立的转基因甜菜H7-1数字PCR检测方法特异于H7-1品系检测,在20 μL反应体中H7-1品系特异性序列和内源基因GS的定量下限（limit of quantitation,LOQ）分别为3.1拷贝/μL和6.3拷贝/μL,检测下限（limit of detection,LOD）检出限分别为0.6拷贝/μL和1.3拷贝/μL,精密度和准确度在可接受范围内,该定量方法不依赖于标准曲线建立,可便捷的应用于转基因甜菜H7-1成分的精确定量检测。     

聚二甲基硅氧烷球形微腔阵列的数字PCR芯片

数字聚合酶链式反应(dPCR)技术是一种核酸绝对定量技术,但现有dPCR平台因其昂贵的设备或复杂的操作限制了其实际应用.利用气体膨胀浇注成型技术,结合集成微腔阵列的模具,设计、制作了一种成本低廉、简单可靠的dPCR微流控芯片.独特的球形微腔为液滴存储提供了更稳定的几何形式,保证了样品数字离散化的可靠性和稳定性.同时,芯片还利用预脱气的聚二甲基硅氧烷(PDMS)实现自动进样和样品离散化,大大降低了对复杂昂贵设备的依赖,且提供了更高集成度.利用芯片进行了EGFR基因第19号外显子数字PCR定量检测,验证了该芯片的实用性.     

数字PCR方法准确测量质粒DNA拷贝浓度

中国计量科学研究院（NIM）利用数字PCR技术针对国际比对样品质粒DNA,通过设计2对特异性的引物和探针、优化PCR扩增体系、排除PCR mastermix中的DNA污染,成功建立了定量该质粒DNA的数字PCR方法。比较了采用单重PCR和双重PCR方法定量结果之间的差异,最终实现了对比对样品的定量和不确定度评定。对线性质粒样品的测量结果及其扩展不确定度（k=2）为(8.06±0.55)×10³ copies/mg,该结果在比对参考值不确定度范围内,且与参考值非常接近。     

基于SVM的高通量dPCR基因芯片荧光图像分类研究

目的 为了实现高通量dPCR基因芯片荧光图像的亮点分类与计数,提出一种基于支持向量机（SVM）的荧光图像分类与计数方法。方法 首先对荧光图像进行去噪、对比度增强等图像预处理,对预处理后荧光图像进行亮点区域提取标注,去除背景与暗点的冗余信息,利用方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradient, HOG）提取鉴别特征,计算合并所有样本的亮点特征得到HOG特征向量,根据已得到的HOG特征向量创建一个线性SVM分类器,利用训练好的SVM分类器对荧光图像亮点进行分类与计数。结果 对比传统算法,文中算法具有较高的分类识别精度,平均准确率高达98%以上,可以很好地实现荧光图像亮点分类与计数。结论 在有限的小样本标注数据下,文中算法具有良好的分类性能,能够有效识别荧光图像中的亮点,对其他荧光图像分类研究也具有一定参考价值。     

2019新型冠状病毒的核酸检测

2019冠状病毒病(COVID-19)疫情已成为国际关注的突发公共卫生事件。为应对突发病毒疫情事件,加快病毒检测并提高检测准确性变得非常重要。中华人民共和国国家卫生健康委员会《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》规定了核酸检测和基因测序作为确诊病例的方法,检测结果是对潜伏期人群、疑似病例人群和隔离期人群的新型冠状病毒(2019-nCoV/SARS-CoV-2)进行确诊的重要依据。对实时荧光RT-PCR检测、数字PCR检测及基因测序方法进行了综述,并对后续监控和生物安全测量(生物计量)标准体系的建立进行了展望。     

数字聚合酶链式反应技术在食品安全检测领域的研究应用进展

数字聚合酶链式反应（digital polymerase chain reaction,dPCR）作为一项新兴的基于单分子目标基因扩增的绝对定量技术,促进了现代分子生物学在精准定量检测方面的发展和应用。本文综述了商业化dPCR技术在转基因成分、动物源性成分、食源性致病微生物定量检测等食品安全领域的研究进展,讨论了dPCR应用中技术难题的解决,并在此基础上展望了该技术在食品安全检测领域的发展前景。     

Ultra-Fast Photonic Digital Polymerase Chain Reaction based on N-Heterocyclic Carbene Self-Assembled Monolayer

A molecular diagnosis of the respiratory syncytial virus (RSV) without bulky and expensive instrumentation is of great importance for the early detection and prevention in a fast-spreading pandemic. However, the current representative diagnostic methods have the limitation of being time-consuming, cost, the processing time for polymerase chain reaction (PCR), and inaccurate for lateral flow assay (LFA), representatively. Herein, an integrated photonic digital PCR (dPCR) is developed with high-velocity photonic scanner for in situ fluorescence detection by introducing the N-heterocyclic carbene self-assembled monolayer-based Au film to prevent the quenching effect. The on-site rapid molecular diagnostic platform shows the driving of 40 cycles in under 8 min and fluorescence scanning in under 7 min, resulting in a total analysis time within 15 min. In particular, the technology clearly demonstrates the classification of SARS-CoV-2 patients and healthy controls (99% in sensitivity, 98.6% in specificity, and 96.4% in accuracy with RdRp gene), comparing with standard RT-qPCR. This platform can be utilized for prompt point-of-care molecular diagnostics in early diagnosis and large-scale prevention of next pandemic spreading for upcoming infectious diseases and for the distinction diagnosis with other RSV.